高通量深度測序繪制系統(tǒng)性紅斑狼瘡CD4+T細胞全基因組MicroRNAs表達譜.pdf

1、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus,SLE)是一種涉及多個器官和系統(tǒng)的慢性自身免疫性疾病,以產生多種自身抗體為特征,其臨床表現(xiàn)具有多樣性,包括面部蝶形紅斑、光敏感、關節(jié)炎和腎損害等。近幾十年來,由于診斷和治療水平的提高,大部分SLE患者的5年生存率均可以超過90％,但是長期的隨訪研究顯示SLE導致器官受損的情況下,尤其是在腎功能衰竭和心血管疾病的案例中,患者的生存狀況仍不容樂觀。SLE的發(fā)病機制和具

2、體病因迄今不明,遺傳和性激素可能與SLE發(fā)病有關,但僅用遺傳和性激素因素不能完全解釋SLE的發(fā)病機制。近年來的研究結果表明異常的表觀遺傳調控包括DNA甲基化、組蛋白修飾、microRNAs(miRNAs)在SLE的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用,而CD4+T細胞過度活化也是SLE發(fā)病機制的特點之一。本課題組先前的研究發(fā)現(xiàn)miR-126對于SLECD4+T細胞甲基化具有調控作用,推測其余眾多的miRNAs也可能與miR-126類似,參與SLE發(fā)生

3、和發(fā)展。
　　miRNA在1993年即被發(fā)現(xiàn),但是2005年之后才逐步成為表觀遺傳學范疇的研究熱點。它們是一類長度約19-25核苷酸(nt)的內源性單鏈非編碼小RNA分子。現(xiàn)已有多項研究證實miRNAs參與人體生長發(fā)育等多種生物學進程,部分miRNAs異常表達可誘導自身免疫反應。
　　近年來,miRNAs表達檢測技術飛速發(fā)展,其中miRNA高通量深度測序獲得了廣泛關注,研究者們將此項技術與其他多種實驗方法聯(lián)合使用使越來越多的

4、miRNA功能得到證實。與局限性較大的第一代Sanger測序相比,第二代測序技術具有高通量、高質量、省時省力和操作平臺簡易等優(yōu)勢,是鑒定樣品中已知和未知miRNA,并進行差異性分析的重要工具。目前第二代大規(guī)模測序技術主要包括454焦磷酸測序、Solexa合成測序和SOLiD連接測序3種,其應用均在DNA和RNA水平的多項研究中占據(jù)優(yōu)勢。
　　因此,本實驗通過利用Solexa測序來篩選正常人和不同臨床表型的SLE患者CD4+T細胞中

5、差異表達rniRNAs,并采用Real-timeqPCR擴大樣本量驗證測序結果,初步繪制不同表型的SLE患者CIM+T細胞miRNAs表達譜,為深入探討SLE患者器官受累的分子機制奠定實驗基礎。
　　第一部分 SLE CD4+T細胞microRNAs高通量深度測序
　　目的：篩選正常人和不同器官受累的SLE CD4+T細胞中差異表達的miRNAs。
　　方法
　　1.收集4例正常人和12例SLE患者(皮膚型4例,

6、皮膚和腎臟受累型4例,皮膚、腎臟及關節(jié)受累型4例)外周血,密度梯度離心分離單個核細胞,進一步利用CD4磁珠分離CD4+T細胞;
　　2.Trizol法提取各樣本總RNA,每組4例樣本均勻混合成一個pool,共產生4個測序樣本pool,正常對照標記為NC,另3個根據(jù)SLE患者器官受累不同,分別標記為S(皮膚)、SK(皮膚+腎臟)和SKJ(皮膚+關節(jié)+腎臟);
　　3.Solexa測序檢測來自正常人和SLE患者CD4+T細胞中多

7、種miRNAs表達水平并進行差異分析。
　　結果：每個樣本測序約產生1,000,000reads,長度區(qū)間在21-23nt的miRNAs約占所有小RNA總量的60％。通過4組樣本兩兩比較分析,我們發(fā)現(xiàn)與正常對照相比,有38個miRNAs在S組、SK組和SKJ組中表達均顯著上調,2個miRNAs表達均下調(10g2-ratio＞1或＜-1;P＜0.01)。測序結果顯示:①與正常對照組相比,SLE患者組的miR-126和miR-181

8、b表達水平均顯著上調,相反miR-142-3p和miR-505在患者組均顯著下調,差異均有顯著統(tǒng)計學意義(P＜0.01);miR-451在S組和SK組顯著上調(P＜0.01),在SKJ組上調但無統(tǒng)計學意義(P=0.0857)。②不同臨床表型SLE患者組內兩兩比較顯示:miR-126和miR-181b的表達水平按照S＞SKJ＞SK的梯度顯著升高(P＜0.01或＜0.05);miR-451在S組的表達量顯著高于SK組和SKJ組且具有統(tǒng)計學意

9、義(P＜0.01),但在SK組和SKJ組兩組之間miR-451表達水平無統(tǒng)計學差異(P=0.0528);miR-142-3p的表達水平按照S＜SK＜SKJ的梯度變化,且具有統(tǒng)計學意義(P＜0.01);miR-505的表達水平無顯著改變(P＞0.05)。
　　結論
　　1.通過高通量測序,我們篩選到大量miRNAs在SLE患者CD4+T細胞中表達異常,如miR-126、miR-181b、miR-451、miR-142-3p、m

10、iR-505等,這些miRNAs可能與SLE的發(fā)生、發(fā)展相關。
　　2.通過不同臨床表型組的兩兩比較分析,初步推測miR-126和miR-142-3p等可能與SLE患者多器官受累相關。
　　第二部分部分microRNA測序結果的驗證
　　目的：擴大樣本數(shù)量,利用RT-qPCR驗證不同臨床表型SLE患者和正常對照CD4+T細胞中miR-126、miR-181b、miR-451、miR-142-3p、miR-505表達水平

11、。
　　方法：收集10例正常人及30例SLE患者(S、SK、SKJ組各10例)外周血CD4+T細胞,采用第一節(jié)相同的方法獲得每個人的總RNA,利用商品化引物通過RT-qPCR檢測正常人和SLE患者miR-126、miR-181b、miR-451、miR-142-3p、miR-505表達水平。
　　結果：與正常對照組相比,SLE患者CD4+T細胞中miR-126、miR-181b、miR-451在3個患者組均顯著上調,miR-

12、142-3p、miR-505均顯著下調(P＜0.05),與測序結果一致。進一步,兩兩比較不同臨床表型SLE患者CD4+T細胞中miRNAs表達差異。結果顯示:miR-126在SKJ組的表達水平顯著高于S組和SK組(P＜0.05),而其表達水平在S組和SK組的中無顯著性差異(P＞0.05)。miR-181b在S組的表達高于SK組和SKJ組且有統(tǒng)計學意義(P＜0.05),但是其表達在SK組和SKJ組的比較中無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。mi

13、R-451的表達差異在各患者組之間的兩兩比較中均有統(tǒng)計學意義(P＜0.01或0.05)且表達量按照SKJ＞SK＞S的梯度升高。miR-142-3p表達水平在SKJ組較S組和SK組顯著降低(P＜0.01)。在各患者組之間的兩兩比較中,miR-505的表達差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。
　　結論
　　1.Real-time qPCR的驗證和高通量測序結果基本一致,提示miR-126、miR-18lb、miR-451、miR